煤層氣井排采_煤層氣排采井的生產(chǎn)管理
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第2 卷 第4 期 2 0 0 5年 l 1 月
中國煤層氣
C HDI A C OA I BE D M EI HA NE
Vo 1. 2 No. 4
N O V . 2 0 0 5
煤層氣排采井的生產(chǎn)管理
程林峰
( 遼河石油勘探局測井公司 ,遼寧盤錦 1 2 4 0 1 0 )
摘 要 :本文在阜新劉家煤礦 L 1 ~ L 3等 8口煤層氣井的射孔工作和這些煤層 氣排采井的生產(chǎn)管
理的基 礎(chǔ)上 ,結(jié)合 煤層 氣開采 現(xiàn)場 的 實際運(yùn)作過 程 以及 石 油開采行 業(yè) 的管理 經(jīng)驗 ,主要 介 紹 了煤
層氣排采井設(shè)備配置、生產(chǎn)管理 內(nèi)容、部分安全知識等。 關(guān)鍵 詞 :煤 層 氣 排 采 生產(chǎn) 管理
P r o d u c t i o n Ma n a g e me n t o f C BM Dr a i n a g e We l l s
C h e n g L i n f e n g
( We l l L o g g i n g C o m p a n y o f Ha o h e P e t r o l e u m P r o s p e c t i n g B u r e a u ,L i a o n i n g 1 2 4 0 1 0 )
A b s t r a c t :T h e p a p e r m a i n l y d e s c i r b e s t h e a r r a n g e me n t o f e q u i p me n t s f o r d r a i n a g e o f C B M w e H s ,t he c o n t e n  ̄ o f p r o d u c t i o n ma n a g e me n t a n d p a r t o f k n o w l e d g e o n s a f e t y ,o n he t b a s i s o f p e f r o r a t i o n w o r k nd a p r o d u c t i o n
m a n a g e m e n t c a r r i e d o u t i n e i g h t C B M w e l l s ,L 1 一L 3 , o f L i u j i a C o a l Mi n e i n F u x i n s a w e l l s a e x er p i e n c e w i h t
ma n a g e me n t o b t a i n e d i n he t o p e r a t i o n o f C B M w o r k i n g s i t e nd a f r o m he t et p ol r e m u mi n i g n i n d u s t r y Ke y wo r d s :C B M;d r a i n a g e ;p r o d u c t i o n ma n a g e m e n t
1 引言
廣義的煤層氣是指儲存于煤層及其圍巖中的天 然氣。煤的孔隙分為變質(zhì)氣孔、植物組織孔 、顆! 問孔、膠體收縮孔、層問孔和礦物溶蝕孔六種,與 游離于常規(guī)天然氣儲集層孔隙 中天然氣不同的是 , 煤層氣絕大部分被吸附在煤層孔隙的內(nèi)表面上 ( 約 占7 0 %一 9 5 %) ,僅有部分是在煤層孔 隙和裂縫 中 的游離氣 ( 約占1 0 % ~2 o %)及少量溶解在煤層 所含水中的氣體 。吸附在煤層內(nèi)孔 隙表面上的氣體
業(yè)抽油機(jī)有桿抽油和低壓天然 氣井生產(chǎn)工藝 的結(jié) 合 ,其生產(chǎn)管理 大多類 同于后 者,但也有不 同之
處 。下面將主要介紹煤層氣排采井設(shè)備配置、生產(chǎn) 管理內(nèi)容、部分安全知識 ,以供即將開發(fā)煤層氣的
煤礦單位參考 。
2 煤層氣井現(xiàn)場生產(chǎn)管理
煤層氣井現(xiàn)場生產(chǎn)管理可分為兩部分 :抽吸排 液 、采氣管理 。有些管理經(jīng)驗可借鑒國內(nèi)外已有的 煤層氣井管理方法 。 2 . 1 抽吸排液
2. 1 . 1 設(shè) 備 、流程及 工 作原理
通過解吸、擴(kuò)散、滲流形成氣流產(chǎn)出。 煤層氣排采井 的生產(chǎn)概括來說是使用油管抽
水 ,利用套管產(chǎn)氣 ,其地面生產(chǎn)工藝其實是石油行
作者簡介
常規(guī) 的煤層氣單井抽 吸排采 地面設(shè)備包括 了
程林峰 ,男 ,工程師 ,現(xiàn)在遼河石油勘探局測井 四分公司從事套管井射孔技術(shù)工作 。
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中 國 煤 層 氣
第4 期
5 0 k V A變 壓器 、游 梁 式 抽 油 機(jī) ( 根 據(jù) 井 深 確 定 型
如表 1 。
表1 不同泵徑 排采泵的理論排量
號和 電機(jī)功率 ) 、電力控制柜 、高架 罐、避 雷針 、 值班板房等。
煤層氣排采井所采用的地下設(shè)備包括尾管 、砂
錨 、氣錨 、( 1 ) 3 8 或( I ) 4 4 n 1 l T 1 的3 . 0 m沖程的防砂 防 卡氣鎖泵 、2 . 5 寸油管 ,以上各部件按從下至上的 順序依次連接下井 ,最后連接油管掛并將管柱懸掛 在井 口大四通上 ,擰緊頂絲 。依次下活塞 、抽油桿 組 合、 光 桿等抽 吸桿柱設(shè) 備 , 安裝井 口, 按 泵掛深 度提防沖距 ,將光桿通過方卡子懸掛在抽油機(jī)懸繩
器上。
2 . 1 . 4 排采井診斷技術(shù) 常見 的液井診斷技術(shù)包括 : ( 1 )液體化驗 :分析原液組分 ( 氯根) 、含水 、 含砂 、含氣等情況 ; ( 2 )測靜液面 :了解地層靜壓變化 ; ( 3 )測動液面 :了解在抽油機(jī)正常抽吸時,地 層的供液情況 ; ( 4 )測示功圖:當(dāng)抽油機(jī)正常抽吸時 , 測抽油 機(jī)在上下 沖程 過程 中的光桿 負(fù)荷 ,來分 析地層 出 砂 、出煤粉、儲集層供液及抽油泵工作情況。 當(dāng)出液管線堵塞井 1 7 3 時 ,最顯著的現(xiàn)象是回壓 上升 ,抽油機(jī)上行負(fù)荷增 大 ,電機(jī)上行 電流增大。 當(dāng)排采井 出砂 、煤粉等顆 粒時 ,在取液樣 中有 砂 粒 ,取樣小閘門不嚴(yán) ,抽油機(jī)負(fù)荷增大。電機(jī)聲音
煤層氣開采的整套設(shè)備是在游梁式抽油機(jī)的往
復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)下 ,通過抽油桿帶動井底活塞在泵筒內(nèi)來回 抽吸,而其 中的凡 爾控制 液體 只能 向井筒 上方運(yùn) 動。從油管抽 出的水通過管線進(jìn)高架罐 ,由罐車?yán)?br />走 地層 污水 。
2 . 1 . 2 開井
這 個開井 過程 包括 以下幾 個 環(huán)節(jié) :
( 1 )檢查各 閘門是否打開 ;
( 2 )檢 查盤 根盒 處 的盤根 是否 更換 ;
( 3 )檢查高架罐或地罐容量是否夠 ; ( 4 )松開剎把 ,盤動皮帶 輪 l 2圈 ,看有無 卡 ,點擊啟動按鈕 ,啟動抽油機(jī) ; ( 5 )記錄開井時間 , 定時觀察出液情況和抽油 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況。按時記錄出液情況 、抽油機(jī)上下沖程 電流情況 。 2 。 1 。 3 排采井合理工作方式的選擇 在進(jìn)行排采井工作方式選擇時,一般選用大沖
不正常 ,手摸光桿有震動感覺 ,示功 圖有鋸齒狀 ,
嚴(yán)重 出砂可造成排采泵砂卡。在判斷排采抽吸泵工 作情況方面 ,可 以通過抽油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),關(guān) 回壓閘門, 觀察油壓變化的方法 。若憋壓過程中,,壓力持續(xù)上 升且上升速度后期大于或等于前期 ,說明排采泵工 作正常 ;如果壓力上升速度越來越小 ,則說明游動 閥、固定閥漏失或不起作用。 2. 1 。 5 常見 故 障分析 表2 為機(jī)械排采井生產(chǎn) 中常見故障及一些處理
措施。
2。 2 采氣 管 理
程和較小泵徑 ,可減少氣體對泵效 的影響 ;連噴帶
抽的井則選用大 沖數(shù)快速抽吸 ,以增強(qiáng)降壓作用 。 不同的泵徑 與沖次,在供液充 足時排量不 同。例 如, 3 . O m 沖程不 同泵徑排采 泵 的2 4 / J , , 時理論排 量
采氣管理 是煤層氣開采管理 的另一項主要工
表 2 機(jī)械 排采井生產(chǎn) 中常見故障及處理措施 故 障現(xiàn)象 檢查分析原 因 檢查 抽 油 機(jī) 平 衡 情 況 ,關(guān) 回 出液正常突然不 出液 壓 閘 門,開 放 空 ,上 沖 程 時
顯示不 出液 ,很少有氣
判斷故障情況
處理措施
抽 油桿柱斷脫或活塞斷脫
檢泵修井
出液正常突然不 出液
井 簍 下 行 口 很 無 重 液 氣 , 懸 繩 器 拉 繃 不 緊 , ………脫 抽 油 桿 在 光 桿 附 近 斷 脫二 。 = “ : ’ 。 . … … ’
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第 4期
煤層氣排采井 的生產(chǎn)管理
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作 。對區(qū)塊內(nèi)井群可考慮實行多井煤層氣統(tǒng)一抽排 開采與集輸。對煤層氣排采專用設(shè)備的選擇及流程 工藝的安排可借鑒國內(nèi)其它煤層氣開采單位的成功 經(jīng)驗。
2 . 2. 1 設(shè)備 及作 用
取數(shù)據(jù)包括溫度 、壓力 、瞬時流量 、累積流量 。計 量數(shù)據(jù)結(jié)果是管網(wǎng)方認(rèn)可的結(jié)算依據(jù)。 ( 6 )氣體壓縮機(jī) :區(qū)塊內(nèi)設(shè)置中心集輸站 ,安 裝一臺二級氣體分離器和一臺氣體壓縮機(jī) 。區(qū)塊各 井煤層氣統(tǒng)一輸送到中心集輸站,氣體壓縮機(jī)的作 用是提高煤層氣輸送壓力 ,以便進(jìn)外輸管 網(wǎng)。參數(shù) 有排量 、額定壓力等。 ( 7 )加藥包 :當(dāng)管線發(fā)生凍堵時 ,將甲醇通過 加藥包加入管線解堵。 氣體真空泵 、氣體分離器 、智能計量儀表 、氣 體壓縮機(jī) 、加藥包的工作性能要求穩(wěn)定 ,安全限壓
并達(dá) 到 防爆 指標(biāo) 。
主要設(shè)備包括油嘴套 、氣體真空泵 、氣體分離 器 、安全閥、智能流量表、氣體壓縮機(jī) 、加藥包 、 避雷 針 。另 外 有 注 入 增 產(chǎn) 流 程 ( E C B M 流程) 、瓦 斯?jié)舛葯z測設(shè)備。下面對這些設(shè)備 的功能作用進(jìn)行
闡述 。
( 1 )油嘴套 :在套管出口處安裝油嘴套 ,當(dāng)氣 壓較高時 ( 不小于 1 . 0 M p a ) ,裝上適當(dāng)大小 的油嘴 來控制出口壓力 ,而當(dāng)氣壓較小時,取下油嘴 , 用 油嘴母體大 口 徑生產(chǎn)。當(dāng)套管氣壓較高影響井下泵 排液時 ,也可適 當(dāng)大嘴生產(chǎn)。 ( 2 )氣體真空泵 :當(dāng)氣壓較小時 , 抽取排采井 套管里的煤層氣送入氣體分離器 。真空度 、額定功 率等參數(shù)在套管氣體壓力較高時采用油嘴而不用真 空泵進(jìn)行控制 ,當(dāng)壓力較低時用真空泵抽吸而不用
油嘴 。
2 . 2 . 2 換油 嘴 的步驟
換油嘴時首先關(guān)掉套管閘門,關(guān)掉分離器進(jìn) 口 閘門,打開小排空閘門排空有壓氣 ,觀察 回壓表回 到零的位置,在確認(rèn)排空閘門處沒有煤層氣后,人 站在油嘴套側(cè) 面,卸掉油嘴堵頭 ,然后卸掉油嘴, 更換油嘴大小 ,裝上堵頭 ,關(guān)閉小排空小閘門 ,打 開分離器進(jìn) 口閘門,打開套管 閘門,最后觀察套 壓、回壓 、油嘴聲音正常時可投產(chǎn) 。 2 . 2 . 3 立式切向進(jìn)口傘狀分離器 的工作原理 當(dāng)套管氣水混合物沿著切線方 向進(jìn)入立式切向 進(jìn) 口傘狀分離器后 ,立即沿著分離器壁旋轉(zhuǎn)散開, 水的相對密度大,被甩到分離器壁上而下滑,氣的 相對密度小則集中上升。部分液滴落在擋水帽上散 開 ,水氣進(jìn)一步分離 ,水沿?fù)跛?帽下滑 ,氣上升 。 上升的氣體經(jīng)下層分離傘收集集中,從頂部開 口處 進(jìn)入上層分離傘 , 再沿上層分離傘面上升 ,這樣一
( 3 )氣體分離器 :該分離器主要實現(xiàn)煤層氣和 水的分離 ,分離出的水進(jìn)高架罐 ,分離出的氣體進(jìn) 智能流量表。主要參數(shù)有額定工作壓力、液體、氣 體通過量等。 ( 4 )安全閥:調(diào)定安全壓力 ,保障氣體分離器
在安全 壓力 下工作 。
( 5 )智能流量表:對流經(jīng) 的煤層氣進(jìn)行計量,
目前已實現(xiàn)微處理器智能化計量 ,可直接讀數(shù) ,讀
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中 國 煤 層 氣
第4 期
收一擴(kuò)、幾次改變流動方向,尤其在通過分離傘斜 面過程中,使初分離出來的氣體 中攜帶的小水滴吸 附在分離傘的斜面上 ,聚集成較大的水滴而下滑落 人分離器的下部 ,然后經(jīng)水 出口排出分離器。而經(jīng) 兩次分離脫出的比較純凈的煤層氣則從分離器頂部 的氣出 口 排出。 2 . 2 . 4 解除煤層氣井井筒及管線凍堵的方法
時通知有關(guān)人員及部門;⑥填寫好關(guān)井時間及壓力 資料 。
( 3 )關(guān)井后要注意檢查閘門是否關(guān)嚴(yán) ,防止?jié)B 漏造成凍、堵管線 。
3 結(jié)論
煤層氣排采井生產(chǎn)管理是一項 日 常工作 , 井下 管柱參數(shù)和排采井地層流體動態(tài) 以及現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)
氣體在采出過程中,氣體膨脹 ,分子間距離增 大 ,其勢能增大 , 要吸收一定熱量 ,因此氣體流經(jīng) 節(jié)流處時,使周 圍環(huán)境溫度降低 ,發(fā)生凍堵現(xiàn)象 , 尤其當(dāng)氣體里含水分且流道有粗糙附著物時。在北
方冬季尤易發(fā)生凍堵。
當(dāng)發(fā)生井 筒凍 堵時 ,采用 加入 甲醇 的方 法進(jìn) 行
轉(zhuǎn) 、設(shè)備維護(hù)等均是現(xiàn)場管理人員要充分掌握的內(nèi)
容 ,每 日 班報表匯總井下和地面動態(tài)是 日常生產(chǎn)管 理 中必不可少 的一項制度。安全操作、精心管理 、
認(rèn)真做好生產(chǎn)報表、及時排除故障,使煤層氣排采
井得以安全高效運(yùn)轉(zhuǎn) 。 參 考 文 獻(xiàn)
解決。正確倒閘門,將甲醇從套管附近特制加藥裝 置加入 ,關(guān)井 2 。 小時后再開井生產(chǎn) ,為徹底解 堵可多次加藥。外輸 管線 凍堵時通 常采用 加溫解
[ 1 ] 楚澤涵 .煤 層氣 開 發(fā)概 述 .特 種 油氣 藏 ,2 O O 4年 3
月
堵, 加藥破冰解堵等方法。
2. 2 . 5 關(guān)井操 作 程序
[ 2 ] 陶延令 等 .采 油技 術(shù) 問 答 匯編 .石油 工 業(yè) 出版 社 ,
1 9 9 8
關(guān)井的操作程序如下 :
( 1 )準(zhǔn)備工作 :自備好工具。
[ 3 ] 王鴻勛 ,張琪等 .采油工藝原理 . 石 油工業(yè) 出版社 ,
1 9 8 6
( 2 )關(guān)井 :①依次關(guān)停氣體壓縮機(jī) 、氣體真空
泵等設(shè)備,關(guān)生產(chǎn)閘門;②按要求關(guān)死其它流程閘 門, 或放掉管線 中余壓 ;③若氣井含水 ,應(yīng)按掃線 規(guī)程進(jìn)行掃線處理 ; ④錄取關(guān)井壓力等資料 ;⑤及
[ 4 ] 萬仁溥,羅英俊等.采油技術(shù)手冊 ( 修訂本) .石油
工業(yè) 出版 社 ,1 9 9 2
[ 5 ] 孫茂遠(yuǎn) ,黃 盛初 .煤 層氣 開 發(fā)利用 手冊 .北京 :煤
炭工業(yè) 出版社 ,1 9 9 8
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